關(guān)于西門子PLC控制系統(tǒng)工作原理及常見故障應(yīng)用分析

胡江

摘 要：西門子PLC控制系統(tǒng)，主要借助于計算機編程對機械設(shè)備實現(xiàn)自動化操控，本身具備一定的穩(wěn)定性與可靠性。然而，在運用西門子PLC控制系統(tǒng)一段時間后，經(jīng)常出出現(xiàn)種種故障，影響其工作質(zhì)量與工作效果。故此，程序人員應(yīng)該全面掌握西門子PLC控制系統(tǒng)的工作原理，并對其產(chǎn)生的故障加以分析，采取合理的措施使其恢復(fù)早最佳的工作狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：西門子；PLC控制系統(tǒng)；工作原理；故障分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.155

1 概述西門子PLC基本情況與工作原理

西門子所研發(fā)出的可編程序控制器，當前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于我國工業(yè)生產(chǎn)、冶金制造等領(lǐng)域中，其中西門子PLC產(chǎn)品的主要種類有：S7-200、S7-300、S7-1200、S7-400、LOGO等。這些產(chǎn)品中，S7系列本身存在一定的特征，例如運行速度較快、高標準化、體積小巧等。與其他種類相比，S7系統(tǒng)產(chǎn)品中的西門子PLC網(wǎng)絡(luò)通信效果較強，并且具備一定的可靠性，主要組成部分有：S7-200、S7-300、S7-400等。處于不斷發(fā)展的社會形勢下，生產(chǎn)要求不斷升級，可編程控制器已經(jīng)實現(xiàn)了普及化的應(yīng)用趨勢。通常來講，對可編程控制器進行分類，主要有：控制規(guī)模、控制機構(gòu)、控制性能等。運用西門子PLC控制系統(tǒng)時，基本工作步驟（即掃描周期）為：樣本采集輸入、執(zhí)行程序、輸出刷新。在進行實際操作時，主要運用CPU對上述流程進行重復(fù)操作，以確保西門子PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（1）樣本采集輸入。在采集樣本輸入的過程中，應(yīng)該根據(jù)科學(xué)的順序采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲于I/O映像區(qū)中。當樣本采集輸入以后，便可以開展執(zhí)行程序等后續(xù)工作。當程序運行過程中，假若數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對于I/O映像區(qū)運行狀態(tài)與輸入數(shù)據(jù)是不會產(chǎn)生任何影響的。

（2）執(zhí)行用戶程序。在執(zhí)行用戶程序這一步驟中，應(yīng)該按照自上而下的順序掃描用戶程序。在掃描梯形圖的過程中，可從左邊的控制線路開始，以左右、上下的順序來進行掃描。在刷新過程中，可按照運算得到的實際結(jié)果來刷新系統(tǒng)RAM存儲區(qū)的邏輯線圈狀態(tài)，同時刷新I/O映像區(qū)輸出線圈對應(yīng)狀態(tài)，確定梯形圖像的功能是否可以正常應(yīng)用。

2 分析西門子PLCS7-2OO出現(xiàn)故障與解決策略

（1）分析西門子PLC與PLCS7-200內(nèi)部RS485接口電路。S5系列作為西門子PLC中的一份子，本身具備高可靠性、緊密結(jié)構(gòu)等特征，主要類型有：開關(guān)類型、通用型、字處理型。當西門子PLC使用幾年的時間后，S5系列PLC將出現(xiàn)一定的故障，如硬件性故障與軟件性故障等。通常來說，處理軟件故障時，只要借助于PG便可以解決故障，例如由于結(jié)構(gòu)模塊化導(dǎo)致硬件出現(xiàn)故障，這時只要將出現(xiàn)故障的模塊進行及時更換便可實現(xiàn)快速維修?，F(xiàn)階段，科學(xué)更迭迅速，S5系列PLC已經(jīng)停產(chǎn)淡出市場的視線，占據(jù)市場主導(dǎo)地位的是S7系列PLC，這一系統(tǒng)應(yīng)用可靠性更強，操作更加便捷。在全面分析PLCS7-200常出現(xiàn)故障前，應(yīng)該對RS485接口電路展開了解，如圖1所示。

在圖1中，電路的基本電阻值為10歐，運用R1與R2來表示，其作用在于保證一旦電路發(fā)生故障時芯片不會輕易被電流燒壞。電壓運用Z1和Z2來表示，最大電流為10A，并且5V電源與24V電源之間并沒有采取隔離措施。

（2）西門子PLCS7-200的故障種類。其一，電阻被燒壞，但是電壓或者SN5176保持正常運行狀態(tài)。因為瞬態(tài)干擾電流大，當向兩個電阻R1、R2同步橋式整流時，所能承受最大的電流便是10A，但是這時候的流經(jīng)電阻R1、R2的電流通過計算為：102×10=1000W，直接造成電阻被燒壞的故障。其二，SN5176受到損壞，但是電阻與電壓呈現(xiàn)正常工作狀態(tài)。就電壓的運行效率來說，一般靜電沖擊與瞬態(tài)過電壓的速度過高，使得靜電始終存在。其三，電壓與SN5167同時損壞，但是電阻正常運行。由于高電壓與低電流帶來的干擾較強，導(dǎo)致電壓直接受到?jīng)_擊，然而因電力較小，時間較短，因此電阻并未受到損壞。

（3）探究解決西門子PLCS7-200故障的幾種手段。一般情況下，PLC接口出現(xiàn)故障的原因在于瞬態(tài)過電壓與靜電兩種因素。若想解決上述故障，則應(yīng)該制定合理的解決方案，采取科學(xué)的處理措施。其一，針對PLC內(nèi)部采取的解決方法。1）將5V與24V電源進行隔離，主要借助于隔離DC的方法；2）借助于RS485芯片為應(yīng)用素材，確保芯片具備過熱保護、靜電保護等作用；3）選擇響應(yīng)速度較快、承受瞬態(tài)功率較大的BL浪涌吸收器，能夠有效抗擊大電流的強大沖擊；4）選擇正溫度系數(shù)自恢復(fù)保險PTC為電阻R1、R2。其二，針對PLC外部采取的解決方法：以PC/PPT電纜進行隔離，應(yīng)該選擇質(zhì)量好且隔離效果好的隔離電纜。借助于隔離總線連接器與PLCRS485口進行聯(lián)網(wǎng)，并運用RS485隔離器與觸摸屏、PLC聯(lián)網(wǎng)端以及變頻器等進行徹底隔離，避免出現(xiàn)無底線環(huán)流的現(xiàn)象，保護其他節(jié)點。

3 結(jié)束語

綜上所述，當西門子PLC控制系統(tǒng)使用一段時間以后，難免出現(xiàn)各種故障問題，對其安全運行將產(chǎn)生極大的威脅。故此，程序人員應(yīng)該切實了解并掌握西門子PLC控制系統(tǒng)的工作原理，對其故障加分分析，制定合理的解決方案，消除故障帶來的安全隱患，確保西門子PLC控制系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻：

[1]常燾.關(guān)于西門子PLC控制系統(tǒng)工作原理及常見故障應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（20）：155.